使用 C++ 的无更新范围求和查询


在本文中,我们将给出大小为 n 的数组,它将是一个整数。然后,我们将计算从索引 L 到索引 R 的元素的总和,并多次执行查询,或者我们需要计算给定范围 [L, R] 的总和。例如 -

Input : arr[] = {1, 2, 3, 4, 5}
   L = 1, R = 3
   L = 2, R = 4
Output : 9
   12

Input : arr[] = {1, 2, 3, 4, 5}
   L = 0, R = 4
   L = 1, R = 2
Output : 15
   5

查找解决方案的方法

这个问题有两个解决方案。第一个是通过蛮力方法和前缀和(高效)方法。

蛮力方法

在这种方法中,我们将遍历给定的范围并打印总和。

示例

#include<bits/stdc++.h>

using namespace std;

int main() {
   int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
   int n = sizeof(arr)/sizeof(int); // size of given array.
   int L1 = 1, R1 = 3;
   int L2 = 2, R2 = 4;
   int sum = 0;
   for(int i = L1; i <= R1; i++) // traversing through the first range.
      sum += arr[i];
   cout << sum << "\n";
   sum = 0;
   for(int i = L2; i <= R2; i++) // traversing through the second range.
      sum += arr[i];
   cout << sum << "\n";
}

输出

9
12

上述代码的解释

在这种方法中,我们只是遍历给定的范围;在这种情况下,此程序很好,因为它具有搜索时间复杂度 O(N),其中 N 是给定数组的大小。但是,当我们给出多个查询 Q 时,这种情况会发生变化,我们的复杂度变为 O(N*Q),其中 Q 是查询数量,N 是给定数组的大小。不幸的是,这种时间复杂度无法处理更高的约束,因此现在我们将研究一种适用于更高约束的高效方法。

高效方法

在这种方法中,我们将创建一个名为 prefix 的新数组,它将是我们的前缀和数组,然后我们回答给定的范围总和。

示例

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
   int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
   int n = sizeof(arr)/sizeof(int); // size of given array.
   int L1 = 1, R1 = 3;
   int L2 = 2, R2 = 4;
   int sum = 0;
   int prefix[n];
   for(int i = 0; i < n; i++){
      sum += arr[i];
      prefix[i] = sum;
   }

   if(L1) // to avoid segmentation fault
      cout << prefix[R1] - prefix[L1 - 1] << "\n";
   else
      cout << prefix[R1] << "\n";

   if(L2) // avoiding segmentation fault.
      cout << prefix[R2] - prefix[L2 - 1] << "\n";
   else
      cout << prefix[R2] << "\n";
}

输出

9
12

上述代码的解释

在这种方法中,我们将前缀和值存储在一个名为 prefix 的数组中。现在,此数组使我们的程序非常高效,因为它使我们的搜索时间复杂度为 O(1),这是您可以获得的最佳复杂度,因此当我们给出 Q 个查询时,我们的搜索时间复杂度变为 O(Q),其中 Q 是查询数量。

结论

在本文中,我们解决了一个问题,即使用前缀和数组查找无更新的范围求和查询。我们还学习了此问题的 C++ 程序以及解决此问题的完整方法(普通和高效)。我们可以在其他语言(如 C、Java、Python 和其他语言)中编写相同的程序。希望本文对您有所帮助。

更新于:2021 年 11 月 26 日

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